简析超临界锅炉安装阶段防爆管控制
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摘要：近几年超临界、超超临界电站锅炉爆管的次数和频率均较亚临界锅炉大大增加的情况，本文分析了安装引起锅炉爆管的原因，并提出了控制措施。
关键词：超临界锅炉 安装爆管 控制措施
1引言
电力行业是我国重要的基础行业之一，一直受到国家产业政策的支持。随着未来我国经济的持续快速发展，电力需求将继续保持较高的增长速度。目前中国发电装机容量和发电量均已居世界第二位，但人均用电水平仍然较低，与世界平均水平仍有较大差距。在电源结构中，我国火电所占比例较大，2006年底我国火电装机容量占全部装机容量的77.8%、火电发电量占83.17%。我国火力发电设备在各主要电网中主力机组的单机容量为20-60万千瓦，单机60万千瓦以上的大容量、高参数超临界机组仍为少数。根据我国资源结构状况，未来我国将进一步调整电源结构，不断优化火电的机组结构、技术结构和地区结构，实现火电技术的产业升级和更新，严格压缩和限制常规小火电的发展，不断提高大机组、高效能、环保型机组的比重。但是近几年投产的超临界、超超临界机组锅炉爆管的次数和频率都较亚临界机组锅炉大大增加。超临界、超超临界锅炉由于机组容量大、参数高，爆管后造成的间接损坏大，停机处理时间长、费用高，给发电公司造成的经济损失巨大，也影响了电网的稳定运行。因此各发电公司均对此非常重视，组织设计、制造、安装和调试运行单位进行爆管原因分析，制定相应的控制措施。
2锅炉爆管原因分析
就目前统计机组情况来看，爆管主要发生在屏式过热器和水冷壁区域。锅炉爆管的原因有很多，例如：设计结构特点、制造缺陷、安装原因、燃烧煤种、运行控制方式等等。下面仅从超临界锅炉的设计结构特点、安装施工两个方面进行原因分析，并提出相应的控制措施。
2.1超临界锅炉受热面特点
2.1.1超临界直流锅炉特点
a)水冷壁管径较小、管壁较厚。超临界直流锅炉过热器出口压力一般为24.7Mpa，受热面承受的压力更高，因此直流锅炉水冷壁较亚临界汽包炉水冷壁管径小、管壁厚。目前国内三家锅炉厂设计生产的超临界直流锅炉水冷壁均分为上、下两部分，上部为垂直管水冷壁，管径为∮31.8，下部为螺旋管水冷壁，管径为∮38，中间有过渡集箱，水冷壁管径比较小，尤其是垂直管水冷壁，异物容易积留在里面，流通面积减小，造成水冷壁管过烧爆管。
b)超临界锅炉的屏式过热器管屏入口端设计有节流孔，各厂家设计不完全相同，节流孔有布置在前屏过热器入口端，也有布置在后屏过热器入口端，节流孔有10mm至14mm多种规格。在运行过程中，容易造成节流孔位置容易积留异物，流通面积减小。另外国内一家锅炉厂设计生产的60万超临界锅炉，屏式过热器管屏和小集箱整体供货，且无手孔装置，管屏集箱和汇集集箱的连接管座预留比较长，大约900mm，增大了检查和清理的难度，入口集箱内容易积留异物。以上两种情况均可造成屏过管子过烧爆管。
2.1.2超超临界锅炉的结构特点
以哈尔滨锅炉厂设计生产的66万超超临界锅炉为例说明：
a)水冷壁管径较小、管壁较厚，分为上下两部分，中间布置有中间集箱，两级混合器。混合器因其结构特点，造成检查和清理困难，容易遗留异物。另锅炉包墙受热面、顶棚受热面的入口也都布置有混合器，也较难检查和清理。
b)锅炉分隔屏过热器入口、后屏过热器管屏入口端、末级过热器管屏入口端、水冷壁下集箱均设有节流孔，全炉共1797个，最小规格为7mm，吹管期间残余杂物很容易在节流孔处堵塞，以及受热面其他部位如弯曲半径较小的弯头处均可能造成残余异物沉积。
2.2锅炉安装施工
安装施工造成锅炉爆管的原因主要有两个方面：
2.2.1安装过程中没有发现厂家制造过程中缺陷和安装过程中产生的母材损害。厂家制造过程中的缺陷包括受热面母材缺陷、厂家焊缝缺陷等，安装过程中产生的母材损害主要有受热面母材割伤、高合金钢受热面电弧击伤等。上述缺陷均可在机组运行过程中造成受热面泄漏爆管。
2.2.2安装施工过程中，受热面内部清洁工作做得不好，造成异物进入和遗留在受热面内部，造成受热面运行过程中堵塞而受热不均爆管。受热面内部清洁工作做不好的原因有以下几个方面造成：
a)施工人员和监督检查人员责任心不强，不能严格按照规范和厂家要求施工。
b)超临界大容量锅炉安装工程量大、施工周期长，长期的防护过程中不能完全避免异物会进入受热面内部。
c)受限于设备的结构特点，施工现场检查清理难度大，部分位置使用常规的方法无法确保受热面内部达到清洁。如长度20m以上的集箱且无检查手孔、混合器等。
d)部分设备制造过程中的异物有较强的隐蔽性，视觉上不易被发现。例如集箱加工过程中产生的“眼镜片”无缝的贴在集箱的管座孔的位置，颜色同集箱内壁一致，很难被发现。
3控制措施
3.1火电锅炉安装已经有比较成熟的安装技术和工艺，针对受热面防爆管主要有以下措施，这些措施对超临界锅炉同样适用：
a)加强对受热面管子母材的缺陷检查。从爆管情况来看，有的是因为管子母材问题，尤其是砂眼，这就要求我们加强对受热面安装前的检查，发动广大施工人员查找缺陷，把隐患消除在安装前的设备检查过程中。
b)加强对施工人员质量意识的培训和教育，提高施工人员的责任心，做到“谁施工，谁负责”。
c)严格遵守行业的受热面清理通球规范，加强对受热面管子通球试验的管理。对受热面管子进行通球试验，是保证其畅通的主要措施。，要从以下几个方面加强对通球试验的管理，一要加强对球的严格管理、建立用球台帐；二要建立通球责任制制度，工程开工时，即安排专人负责整个锅炉受热面通球工作，建立详细的受热面通球台帐，明确通球日期、通球范围、通球人、检查人、是否及时封堵等，保证所有的受热面管子在焊接、安装以前做完通球试验并畅通无阻；三要建立责任追究制度。
d)加强现场的监督检查，确保封堵及时，避免异物进入。
e)加强密封焊接、保温丁勾焊接和临时附件割除的检查验收，防止咬边及损伤母材。
3.2针对目前国家提倡发展建设的超临界、超超临界电站锅炉，在安装阶段还应从以下几个方面做好防爆管措施：
a)针对超临界锅炉部分设备因结构原因现场常规方法检查清理难度大，增加设备投入，使用工业内窥镜对设备内部进行检查，确保设备内部所有位置均能检查到。
b)加强对集箱内的“眼镜片”的检查。目前，锅炉加工的周期也在缩短，加工质量有不同程度的下降，尤其是设备内部清理更是无暇顾及，从而转移到了施工现场，这就要求我们加强对集箱内部的清理，重点是加工遗留的“眼镜片”，确保不放过一个集箱。对于通长集箱、不便于检查的集箱更要作为重中之重，想尽各种办法进行检查，有时甚至可以要求设备厂家分段供货，或预留检查手孔。
c)超临界锅炉有节流孔多、检查和清理难度大的设备多的特点，根据近几年超临界机组爆管情况的统计，超临界锅炉爆管大多发生在水冷壁、屏式过热器、末级过热器受热面上，尤其是有节流孔的管屏。针对上述特点和爆管情况的统计，说明因锅炉制造和安装阶段内部不清洁导致节流孔的堵塞、流通面积减小，造成过烧爆管是引起爆管的重要原因。为此对超临界锅炉易爆管位置的受热面进行两次检查清理，将减少爆管的次数。第一次检查清理为设备安装阶段正常步骤，第二次清理安排在机组吹管结束后进行。详细描述如下：
现机组吹管大多都分为两个阶段，目的是利用设备在冷热态的转换过程中，使顽固贴附在受热面内壁上的异物更好的脱落，而这些脱落的异物就容易在节流孔的位置引起堵塞。在机组吹管后，对可能累积异物的集箱、混合器等设备的检查手孔进行切割，利用工业内窥镜对集箱、混合器内部进行检查，清理因机组吹管遗留的杂物。对有节流孔的管屏，不能每个管口都切割检查，但是可以利用无损检测RT对节流孔端部进行拍片，管道节流孔位置是否积有异物，在RT底片上就可以判定出来，如有则可以在节流孔位置切割管道，进行内部异物的清理（吹管时异物不能通过，切割时振动也不会将异物振落），清理后恢复即可。实践证明，吹管后的检查清理减少超临界、超超临界锅炉爆管的次数效果非常明显。广东河源电厂的两台哈锅超超临界的锅炉采用了吹管后切割拍片检查清理的方法，在检查中确实发现个别集箱内有异物，有多个受热面节流孔位置积有焊渣、“眼镜片”等异物。河源电厂的一号机成就了哈尔滨锅炉厂首台超超临界锅炉在试运过程中不爆管的业绩。华能威海三期五号机组也采用的哈尔滨锅炉厂超超临界型锅炉，在吹管后的检查清理发现2个集箱、5个水冷壁二级混合器、16根受热面管子节流孔位置有异物，锅炉在试运中也没有发生爆管。
4结束语
以上浅析了超临界、超超临界锅炉在安装阶段的导致爆管原因，主要是安装阶段不能完全清理出设备制造和安装阶段遗留在受热面的异物而造成的，并提出了控制措施。实践证明，超临界、超超临界锅炉的爆管是可以避免或较少的，只要在设备安装阶段严格按照规范清理检查，在机组吹管后对可能有异物的部位进行检查清理就能达到减少因安装原因导致爆管的次数，减少经济损失。
参考文献：
[1] 樊泉桂．锅炉原理[M]．北京：中国电力出版社，2004
[2] DL/T 5047―95．电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）[S]
[3] 哈尔滨锅炉厂广东河源电厂、华能威海三期图纸[Z]
[4] 东方锅炉厂南阳天益二期图纸[Z]
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